アンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置
【課題】量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきを抑制する。
【解決手段】アンテナとして機能する給電放射電極４は回路基板の基板面に設けるか、あるいは、回路基板に搭載される基体３に設ける。給電放射電極４は、予め定められた無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信が可能であり、給電放射電極４の一端側から他端側までの全長の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作を行うための電気長である。給電放射電極４にはスタブ５を接続する。スタブ５は、無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように形成されたものであり、給電放射電極４における無線通信用の高い方の周波数帯での設定の共振周波数の電流分布が最小となる位置に接続している。
【解決手段】アンテナとして機能する給電放射電極４は回路基板の基板面に設けるか、あるいは、回路基板に搭載される基体３に設ける。給電放射電極４は、予め定められた無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信が可能であり、給電放射電極４の一端側から他端側までの全長の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作を行うための電気長である。給電放射電極４にはスタブ５を接続する。スタブ５は、無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように形成されたものであり、給電放射電極４における無線通信用の高い方の周波数帯での設定の共振周波数の電流分布が最小となる位置に接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電話機等の無線通信装置に内蔵されるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１（ａ）にはアンテナ構造の一例が模式的に示されている（例えば特許文献１参照）。このアンテナ構造４０は、棒状の放射導体４１と、同軸ケーブル４２と、給電線４３とを有して構成されている。棒状の放射導体４１は共振動作によりアンテナとして機能するものであり、予め定められた無線通信用の周波数帯で設定された共振周波数の電波波長λの略１／４の線路長Ｘ（Ｘ＝λ／４）を有している。同軸ケーブル４２は、内部導体（芯線）４２ａと、この内部導体４２ａの周面を間隔を介して囲む形態で配設されている外部導体４２ｂとを有して構成されている。この同軸ケーブル４２の基端側（図１１（ａ）では左端側）は接続端側と成しており、この同軸ケーブル４２の内部導体４２ａの接続端側には給電線４３の一端側が接続されている。給電線４３の他端側は、無線通信装置に設けられている無線通信用回路４４に電気的に接続される。また、同軸ケーブル４２の外部導体４２ｂの接続端側は導線Ｄによって放射導体４１の一端側（基端側）に電気的に接続されている。
【０００３】
同軸ケーブル４２は、放射導体４１と、無線通信用回路４４側とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス回路として機能するものである。ところで、同軸ケーブル４２は、内部導体４２ａと外部導体４２ｂの先端側同士の接続形態（つまり、先端側同士を接続するか否か）と、同軸ケーブル４２の線路長とをそれぞれ適宜設定することによって、図１１(ｂ)に示すようにインダクタンスとして機能したり、図１１(ｃ)に示すようにコンデンサとして機能する。このことから、放射導体４１と、無線通信用回路４４側とがインピーダンス整合するように、同軸ケーブル４２における内部導体４２ａと外部導体４２ｂの先端側同士の接続形態等が適宜設定される。
【０００４】
アンテナ構造４０は上記のように構成されており、例えば、無線通信用回路４４から送信用の信号が給電線４３と同軸ケーブル４２を介して放射導体４１に伝達されると、その信号伝達によって放射導体４１が共振動作して信号が無線送信される。また、信号が放射導体４１に到来して放射導体４１が共振動作して信号を受信すると、その受信信号は同軸ケーブル４２と給電線４３を介して無線通信用回路４４に伝達される。
【０００５】
図１２にはアンテナ構造の別の形態例が示されている（例えば特許文献２参照）。この図１２のアンテナ構造４５は、異なる二つの無線通信用の周波数帯での無線通信が可能なものであり、当該アンテナ構造４５は、線状アンテナ素子４６と、トラップ回路４７とを有して構成されている。線状アンテナ素子４６は共振動作により電波の送信や受信を行うものであり、当該棒状アンテナ素子４６の一端側（図１２では左端側）は給電端側と成し、当該給電端側は無線通信用回路４８に電気的に接続される。また、棒状アンテナ素子４６の他端側（図１２では右端側）は開放端と成している。この棒状アンテナ素子４６は、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯で共振してアンテナとして機能できるように次に述べるような構成を備えている。
【０００６】
つまり、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯のうちの低い方の周波数帯で設定された共振周波数Ｆlowと、高い方の周波数帯で設定された共振周波数Ｆhiとで棒状アンテナ素子４６を共振動作させるために、棒状アンテナ素子４６には、給電端からの電気長Ｙが、無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数Ｆhiの電波波長λhiの１／４となる部分に、トラップ回路４７が介設される。そのトラップ回路４７は、コンデンサ４９とインダクタ５０から成るＬＣ共振回路であり、無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆhiで反共振を起こすようにコンデンサ４９の容量成分の大きさやインダクタ５０のインダクタンス成分の大きさがそれぞれ設定されている。このトラップ回路４７を設けたために、棒状アンテナ素子４６の給電端から開放端側を無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆhiで見ると、トラップ回路４７から開放端側に掛けての棒状アンテナ素子４６の部分が電気的に見えない状態となる。このため、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子４６は、給電端からトラップ回路４７の介設位置までの部分が共振周波数Ｆhiで共振して、無線通信が行われる。
【０００７】
また、トラップ回路４７は、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数Ｆlowで見ると、棒状アンテナ素子４６にリアクタンスを付与する回路として機能する。このため、棒状アンテナ素子４６の給電端から開放端までの電気的な長さ（電気長）が、その付与されるリアクタンスを考慮して無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆlowの電波波長λlowのほぼ１／４の長さとなるように、棒状アンテナ素子４６が設計される。これにより、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子４６は、その全体で、無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆlowで共振して、無線通信が行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６６５２６号公報
【特許文献２】特開平１１−８８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１１のアンテナ構造４０の構成では、例えば、放射導体４１と、同軸ケーブル４２とを接続させるために、放射導体４１と導線Ｄとの接続部分、および、同軸ケーブル４２と導線Ｄとの接続部分をそれぞれはんだ付け等により接続させる工程が必要である。このため、製造工程が煩雑化するという問題が生じる。また、そのような接続工程での放射導体４１や導線Ｄや同軸ケーブル４２のそれぞれのアセンブリ（位置決め）が面倒であるという問題もある。このように、アンテナ構造４０を作製するのに手間が掛かるので、アンテナ構造４０の製造コストが高くなるという問題が生じる。さらにまた、はんだ付けによる接続部分の接続状態を全て同じ状態にはできないので、その接続部分の接続状態のばらつきに起因してアンテナ特性にばらつきが生じるという問題も発生する。
【００１０】
図１２のアンテナ構造４５に関しては、棒状アンテナ素子４６にトラップ回路４７を組み込まなければならないので、製造工程が煩雑化するという問題がある。また、トラップ回路４７の組み込み位置のばらつき等に起因してアンテナ特性がばらつくという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造工程の簡略化を図ることができて量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきが抑制できてアンテナ性能に対する信頼性を高めることができ、かつ、異なる複数の周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ構造は、
無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、
回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、
給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように構成されたスタブと、
を有しており、
給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、
また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴としている。また、この発明の無線通信装置は、この発明において特有な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明では、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数（以下、便宜上、高い方の設定共振周波数ＦＨと記す）の電流分布が最小（例えば零又はその近傍）となる部分（例えば、高い方の設定共振周波数ＦＨの電波波長をλＨとしたときに、給電端からの電気長が略λＨ／４となる部分）には、スタブが接続されている。そのスタブは、高い方の設定共振周波数ＦＨの電波波長λＨの１／４となるように構成されて、給電放射電極との接続部分から高い方の設定共振周波数ＦＨで先端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブである。このスタブを給電放射電極の上述した位置に接続する構成を備えることによって、スタブの特性により、高い方の設定共振周波数ＦＨで見るとスタブ接続部分よりも開放端側の給電放射電極部分は無い状態とほぼ等価になる。これにより、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分が高い方の設定共振周波数ＦＨで共振動作して無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。
【００１４】
また、上記スタブは、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数（以下、便宜上、低い方の設定共振周波数ＦＬと記す）では、給電放射電極に電気長（インピーダンス）を付与するものとなる。当該スタブにより付与される電気長を考慮して給電放射電極の給電端から開放端に至る全体の電気長を、低い方の設定共振周波数ＦＬで給電放射電極が共振動作する電気長とする。これにより、給電放射電極の給電端から開放端までの全体が低い方の設定共振周波数ＦＬで共振動作して無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われる。
【００１５】
上記のように、この発明の構成では、給電放射電極にスタブを接続させるだけの簡単な構成で、一つの給電放射電極に複数の周波数帯での無線通信を可能にしている。しかも、給電放射電極は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成であり、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果によって給電放射電極を小型化できる。このように、構造が簡単であることと、給電放射電極の小型化が可能であることとによって、複数の周波数帯での無線通信が可能でありながら、小型化が促進されたアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブをも回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成とすることにより、より一層のアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
ところで、一つの給電放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行わせる構成として、給電放射電極が持つ複数の共振モードのうちの最も周波数の低い基本モードと、それよりも周波数の高い高次モードとの共振モードを利用するものがある。つまり、この構成の場合には、基本モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われ、高次モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。このような構成の場合には、給電放射電極の基本モードの共振周波数を決定する電気長と、高次モードの共振周波数を決定する電気長とは、基本モードの電気長が高次モードの電気長のほぼ（２ｎ＋１）倍（ｎ＝１，２，３．．．．）になるという関係がある。この関係に律則されて、無線通信用の低い方の周波数帯と、高い方の周波数帯とをそれぞれ別個独立に設定することが難しいという問題がある。これに対して、この発明では、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数は、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長により調整できる。また、給電放射電極における無線通信用の高い方の周波数帯の共振周波数は、スタブの接続位置によって調整でき、当該スタブの接続位置は給電放射電極の給電端から開放端までの電気長とは関係無く、つまり、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数に律則されずに設定できる。このように、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とを互いに規制し合うことなく設定できる。つまり、アンテナ構造の設計の自由度を高めることができる。
【００１７】
また、給電放射電極の基本モードと高次モードの共振モードを利用して複数の周波数帯での無線通信を可能にする構成の場合には、高次モードは、基本モードに比べると、電磁界の疎密の周期が短く電磁界が集中し易く、特に、高次モードの周波数を下げるために、あるいは、小型化を図るために、給電放射電極をミアンダライン状や折り返しライン状の形状にすると、電磁界の集中が顕著となり、周波数帯域が狭帯域化したり、アンテナ効率やアンテナ利得等のアンテナ特性が悪くなるという問題がある。これに対して、この発明では、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電放射電極の給電端から開放端までの全体による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。つまり、この発明では、一つの給電放射電極でもって、無線通信用の低い方の周波数帯での共振動作だけでなく、無線通信用の高い方の周波数帯での共振動作も、基本モードの共振となる。このため、高次モードで問題であった電磁界の集中を避けることができて、無線通信用の高い方の周波数帯においての広帯域化、および、アンテナ効率やアンテナ利得等のアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。
【００１８】
スタブが、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有して形成されている構成を備えることにより、スタブは、給電放射電極と共に、導体板の抜きや曲げ等の板金加工により作製することが可能となる。そのように板金加工によりスタブおよび給電放射電極を作製することにより、製造工程が簡単となり、製造コストを下げることができる。また、製造精度が高くなるので、製造精度に因るスタブおよび給電放射電極の性能のばらつきを抑制することができる。さらに、例えば、スタブを給電放射電極と同一の導体板により給電放射電極と一体的に同時に板金加工により作製することにより、スタブを給電放射電極に設定通りの接続位置に接続させることができる。このこともアンテナ構造の性能のばらつきを抑制できる要素となる。
【００１９】
さらに、給電放射電極やスタブが基体に形成される構成の場合には、例えば、給電放射電極およびスタブと、基体とをそれぞれ別々の工程で作製した後に、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせるという製造工程が考えられる。これに対して、インサート成形手法を用いることによって、基体の製造工程で、給電放射電極およびスタブを組み込んだ基体を製造することができる。このため、インサート成形手法を用いる場合には、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせる工程が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２０】
さらに、基体はアンテナ構造専用の部品であるために、当該基体は回路基板よりもその誘電率の設定に対する制約が少なくて回路基板よりも高い誘電率を持たせることができる。このため、基体は回路基板よりも給電放射電極やスタブに作用する波長短縮効果が大きいために、基体に給電放射電極やスタブを設ける構成とすることにより、回路基板に給電放射電極やスタブを設ける場合に比べて、給電放射電極やスタブの小型化を図ることがより容易となる。
【００２１】
スタブが、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分によって、間隔を介して囲まれている構成とすることにより、そのスタブを囲んでいる給電放射電極部分が、スタブから放射される不要な電波をシールドすることとなる。このため、スタブから放射される不要な電波が給電放射電極による無線通信用の電波にノイズとして乗ってしまって無線通信性能を劣化させてしまうという問題を防止すると共に給電放射電極の不要な共振モードの発生を防止することができる。
【００２２】
三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されている場合に、例えば、その設定されている三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極の共振周波数をＦＬとし、それよりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数を低い方から順にＦH1，ＦH2，・・・とする。この場合に、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって高い側の設定の各共振周波数ＦH1，ＦH2，・・・で電流分布が最小（例えば零又はその近傍）となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブが接続されている構成を備えることによって、一つの給電放射電極で三つ以上の周波数帯での無線通信が可能となる。また、給電放射電極の最低の共振周波数ＦＬでの共振動作は基本モードの共振であることはもちろんのこと、その最低の共振周波数ＦＬよりも高い側の設定の各共振周波数ＦH1，ＦH2，・・・での各共振動作も、上記スタブの接続位置およびスタブの電気特性によって、前記した高い方の設定共振周波数ＦＨでの共振動作と同様に基本モードの共振となる。このため、高い側の無線通信用のそれぞれの周波数帯における広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。
【００２３】
給電放射電極の少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果の給電放射電極への作用がより大きくなるので、給電放射電極のより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、スタブの少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果のスタブへの作用がより大きくなるので、スタブのより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。
【００２５】
スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材が設けられている構成を備えることによって、スタブの不要な電波放射に起因した無線通信性能の劣化をより確実に防止することができる。つまり、この発明では、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブを間隔を介して囲む形態と成しており、その給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分は、スタブからの不要な電波放射をシールドする機能を有しているが、その給電放射電極部分とは別のシールド部材を設けることによって、より確実にスタブからの不要な電波放射をシールドすることができて、スタブの不要な電波放射に起因したアンテナ構造の無線通信性能の劣化をより抑制することができる。
【００２６】
さらに、無給電放射電極が設けられている構成を備えることによって、給電放射電極と無給電放射電極との複共振状態によって、無線通信用の周波数帯でのより一層の広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。さらにまた、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態のスタブを無給電放射電極にも同様の接続形態で接続させる構成を備えることにより、無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで給電放射電極との複共振状態を作り出すことができる。これにより、無線通信用に設定された全ての周波数帯で複共振状態を作り出すことができて広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。これにより、アンテナ性能に対する信頼性の高いアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率が基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高い構成を備えることによって、そのスタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率の高さによってスタブへの波長短縮効果がより大きくなってスタブの長さを短くすることができる。つまり、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１（ａ）には第１実施形態例のアンテナ構造が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）の後方側から見たアンテナ構造が模式的な斜視図により示されている。この第１実施形態例のアンテナ構造１は、無線通信装置（例えば携帯型電話機）の回路基板２に搭載される誘電体の基体３と、この基体３の複数の面に渡って形成されている給電放射電極４と、給電放射電極４に接続されているスタブ５とを有して構成されている。この第１実施形態例では、基体３は直方体状と成し、次に示す給電放射電極４およびスタブ５は、基体３の上面３ｕと前面３ｆ等の複数の面に渡って形成されている。図１(ｃ)には、給電放射電極４およびスタブ５が形成された基体３の展開図が示されている。
【００２９】
スタブ５は、導体板により構成されており、当該スタブ（ショートスタブ）５は、図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、線状の中心導体７と、当該中心導体７を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体８（８ａ，８ｂ）とを有して構成されている。この第１実施形態例では、中心導体７と外側導体８ａ，８ｂは、互いに平行に配置され、かつ、中心導体７と外側導体８ａとの間の間隔と、中心導体７と外側導体８ｂとの間の間隔とは同じ寸法となっている。これら中心導体７と外側導体８ａ，８ｂは、基体３の前面３ｆから上面３ｕに渡って伸長形成されており、中心導体７および外側導体８ａ，８ｂにおいて基体３の前面３ｆに形成されている端部側は基端側であり、基体３の上面３ｕに形成されている端部側は先端側であり、当該中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの各先端側は電気的に接続されて接続端と成している。
【００３０】
給電放射電極４は導体板により形成されたλ／４タイプの放射電極であり、一端側Ｑは、無線通信装置に設けられている無線通信用回路１０に電気的に接続される給電端と成し、他端側は開放端Ｋと成している。図２（ａ）には、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋに至る電流経路Ｉが簡略的に示されている。この給電放射電極４の電流経路Ｉのイメージ図に示されるように、給電放射電極４は、給電端Ｑを起点とし給電端Ｑから離れる方向に伸長形成した後に折り返して給電端Ｑに近付く方向に伸長形成され給電端Ｑと開放端Ｋとが間隔を介して近接配置されたループ形状と成している。このように給電放射電極４をループ形状とすることによって、基体３の小型化を図ることが可能となる。
【００３１】
図２（ｂ）には、給電放射電極４の構成を分かり易くするためにループ形状の給電放射電極４を便宜上スタブ５と共に直線状に描いたモデル図が示されている。この図２（ｂ）および図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、給電放射電極４は給電端Ｑ側で二つに分岐しており、その一方の分岐給電放射電極１１ａはスタブ５の外側導体８ａに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極１１ａの先端側は、図２（ｃ）の模式的な拡大図に示されるように、スタブ５の外側導体８ａの基端側（接続端側とは反対側となる端部）に接続されている。また、給電放射電極４の他方の分岐給電放射電極１１ｂはスタブ５の外側導体８ｂに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極１１ｂの先端側は、図２（ｃ）の模式的な拡大図に示されるように、スタブ５の外側導体８ｂの基端側（接続端側とは反対側となる端部）に接続されている。すなわち、給電端Ｑからスタブ接続部分に至る給電放射電極４の部分は、スタブ５の接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成している。
【００３２】
この第１実施形態例では、スタブ５は、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中の位置に接続されており、スタブ接続部分から開放端Ｋに至るまでの給電放射電極部分１２は、スタブ５の中心導体７に接続されている。
【００３３】
この第１実施形態例では、無線通信用の高い方の周波数帯（例えば２ＧHz帯）と低い方の周波数帯（例えば９００ＭHz帯）との異なる二つの周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め定められている。給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長（電気的な長さ）ＬＬが、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数ＦＬで給電放射電極４が共振動作する電気長となっている。具体的には、例えば、その低い方の設定の共振周波数ＦＬを持つ電波の波長をλＬとした場合に、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは、略λＬ／４となっている。
【００３４】
また、給電放射電極４におけるスタブ５の接続部分は、給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中であって上記無線通信用の高い方の周波数帯で設定された給電放射電極４の共振周波数ＦＨでの電流分布が最小（例えば零あるいはその近傍）となる部分である。具体的には、例えば、その高い方の設定の共振周波数ＦＨを持つ電波の波長をλＨとした場合に、給電端Ｑからの電気長ＬＨが略λＨ／４となる部分である。また、スタブ５は、給電放射電極４との接続部分（つまり、基端側）から高い方の設定の共振周波数ＦＨで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５は、その基端側から接続端までの電気長が略λＨ／４である。
【００３５】
ところで、一般的なスタブは、図１１（ａ）に示されるように、中心導体と、当該中心導体の周面を間隔を介して囲む外側導体とを有して構成されている。これに対して、この第１実施形態例では、スタブ５は、基体３に設けることと、製造の容易さとを考慮して考え出されたものであり、線状の中心導体７と、その両側から中心導体７を間隔を介して挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体８ａ，８ｂとを有して構成されており、一般的なスタブとはその形態が異なるものである。本発明者は、この第１実施形態例において特有な構成を持つスタブ５が一般的なスタブと同様な電気的な特性を有することを実験により確認している。
【００３６】
すなわち、その実験では、図３（ｃ）に示すようなサンプルを用意した。つまり、そのサンプルは、スタブ５と同じ構成を持つ銅箔のスタブ３１が誘電体基体（厚みｄが１mmで、比誘電率εが６．４である基体）３０に設けられている構成を有するものであり、そのスタブ３１の中心導体３２の基端側は給電部３４に接続され、スタブ３１の外側導体３３（３３ａ，３３ｂ）はそれぞれグランドに接地されている。
【００３７】
実験では、そのサンプルのスタブ３１の中心導体３２に給電部３４から供給される電流の周波数を７００ＭHz〜２３００ＭHzの周波数範囲で可変し、その周波数範囲でのスタブ３１のインピーダンス特性を、スタブ３１の全長Ｌsが２ｃｍの場合と４ｃｍの場合とのそれぞれについて調べた。スタブ３１の全長Ｌsが２ｃｍのときの実験結果が図３（ａ）のスミスチャートの実線Ａにより示され、スタブ３１の全長Ｌsが４ｃｍのときの実験結果が図３（ｂ）のスミスチャートの実線Ｂにより示されている。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、点Ｐ１は８２４ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ２は９６０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ３は１７１０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ４は１９５０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ５は２１７０ＭHzのときの測定値である。
【００３８】
この実験結果から明らかなように、この第１実施形態例において特有な構成を持つスタブ３１は、一般的なスタブと同様のインピーダンス特性を有するものである。
【００３９】
給電放射電極４およびスタブ５は上記のように構成されている。それら給電放射電極４およびスタブ５は、例えば同一の導体板により構成されており、抜きや曲げ等の板金加工により同一工程で作製することができる。また、そのように作製された給電放射電極４およびスタブ５は、別工程で予め作製された基体３と組み合わて基体３と一体化してもよいが、例えば、インサート成形等の成形技術を利用して、給電放射電極４およびスタブ５を組み込んだ基体３を作製してもよい。インサート成形技術等の成形技術を利用することによって、基体３の成形工程で基体３を製造すると同時に給電放射電極４およびスタブ５を基体３に組み込むことができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４０】
上記のように給電放射電極４およびスタブ５が一体的に設けられた基体３は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、回路基板２に搭載される。つまり、この第１実施形態例では、回路基板２は長辺と短辺を有する長方形状であり、基体３は、その前面３ｆが長方形状の回路基板２の短辺に向かう状態で、回路基板２の端縁部（好ましくは回路基板２の角部）に搭載される。基体３が回路基板２の予め定められた位置に搭載されることにより、給電放射電極４の給電端Ｑが回路基板２に形成されている無線通信用回路１０に電気的に接続される。
【００４１】
この第１実施形態例のアンテナ構造１は上記のように構成されている。このアンテナ構造１では、上述したようにスタブ５はその電気長が略λＨ／４であり、給電放射電極４におけるスタブ５の接続部分は、給電端Ｑからの電気長ＬＨが略λＨ／４となる部分である。このために、給電放射電極４は、給電端Ｑから開放端Ｋ側を高い方の設定の共振周波数ＦＨで見ると、給電端Ｑからスタブ５との接続部分までの給電放射電極４の部分しか見えず、スタブ５との接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２は電気的に見えずに無い状態とほぼ等価となる。これにより、この第１実施形態例のアンテナ構造１では、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５との接続部分までの給電放射電極部分が共振動作を行って無線通信が行われる。また、給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの全体の電気長ＬＬが略λＬ／４であることから、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、給電放射電極４の全体が共振動作を行って無線通信が行われる。なお、回路基板２には、当該基板２に形成されている回路のグランドとなるグランド電極（図示せず）が形成されている。この第１実施形態例では、給電放射電極４はλ／４タイプの放射電極であることから、その回路基板２のグランド電極には給電放射電極４の共振動作に起因した電流が誘起されてグランド電極もアンテナとして動作する。また、回路基板２を収容している筐体もグランドと成す場合があり、この場合には、その筐体にも給電放射電極４の共振動作に起因した電流が誘起されてアンテナとして機能することがある。
【００４２】
なお、図１等の例では、給電放射電極４は、そのスタブ接続部分から開放端Ｋまでの部分１２の形状が線状であったが、そのスタブ接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２の形状は図１等の形態に限定されるものではなく、例えば基体３の大きさや、給電放射電極部分１２が持つべき設定の電気長や、無線通信用の低い方の周波数帯の帯域幅等の様々な要素を考慮した適宜な形状を採り得るものである。例えば、スタブ接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２は、図４（ａ）の展開図に示されるような四角形状や、五角以上の多角形状であってもよいし、図４（ｂ）の展開図に示されるようなミアンダ形状であってもよい。また、給電放射電極４やスタブ５は、複数の面に渡って形成されていたが、例えば、基体３の大きさの規制が緩い場合等のときには基体３を大きくして給電放射電極４やスタブ５を基体３の一つの面に形成する構成としてもよい。
【００４３】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４４】
図５（ａ）には第２実施形態例のアンテナ構造１を構成する基体３の模式的な展開図が示されている。この第２実施形態例では、アンテナ構造１は、互いに異なる三つの周波数帯での無線通信が可能なものであり、給電放射電極４には、２つのスタブ５（５Ａ，５Ｂ）が接続されている。図５（ｂ）には、給電放射電極４と、スタブ５（５Ａ，５Ｂ）とが、それぞれの形態およびそれらの接続構成を分かり易くするために模式的に書き改められたモデル図が示されている。図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、スタブ５（５Ａ，５Ｂ）は、第１実施形態例で述べたように、線状の中心導体７とその両側の線状の外側導体８ａ，８ｂを有して構成されている。給電放射電極４は、給電端Ｑ側で二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極１１ａは、スタブ５Ｂの一方側の外側導体８ａに間隔を介して沿設しその外側導体８ａの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極１１ｂはスタブ５Ｂの他方側の外側導体８ｂに間隔を介して沿設しその外側導体８ｂの基端側に接続されている。スタブ５Ｂの外側導体８ａ，８ｂとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分は、スタブ５Ｂの中心導体７の基端側に接続され、当該給電放射電極部分も、上記同様に、二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極１１ａ’は、スタブ５Ａの一方側の外側導体８ａに間隔を介して沿設しその外側導体８ａの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極１１ｂ’はスタブ５Ａの他方側の外側導体８ｂに間隔を介して沿設しその外側導体８ｂの基端側に接続されている。スタブ５Ａの外側導体８ａ，８ｂとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は、スタブ５Ａの中心導体７の基端側に接続されている。
【００４５】
この第２実施形態例では、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは無線通信用に予め定められた三つの周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極４の共振周波数ＦＬで給電放射電極４が共振動作を行うための電気長である。具体的には、例えば、その設定の最低の共振周波数ＦＬを持つ電波の波長をλＬとしたときに、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは略λＬ／４となっている。また、上記無線通信用に設定された三つの周波数帯のうち、最低の周波数帯よりも高い側の周波数帯でそれぞれ設定された給電放射電極４の共振周波数を低い側から順にＦH1，ＦH2とした場合に、スタブ５Ａが接続する給電放射電極４の部分は、設定の共振周波数ＦH1の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数ＦH1の電波波長をλH1としたときに、スタブ５Ａが接続する給電放射電極４の部分は、給電端Ｑからの電気長ＬH1が略λH1／４となる部分である。スタブ５Ａは、給電放射電極４との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５Ａの基端側から接続端側までの電気長は略λH1／４となっている。
【００４６】
さらに、スタブ５Ｂが接続する給電放射電極４の部分は、上記共振周波数ＬH1よりも高い設定の共振周波数ＦH2の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数ＦH2の電波波長をλH2としたときに、スタブ５Ｂが接続する給電放射電極４の部分は、給電端Ｑからの電気長ＬH2が略λH2／４となる部分である。スタブ５Ｂは、給電放射電極４との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５Ｂの基端側から接続端側までの電気長は略λH2／４となっている。
【００４７】
第２実施形態例のアンテナ構造１における上記構成以外の構成は第１実施形態例と同様である。この第２実施形態例のアンテナ構造１では、給電放射電極４において、給電端Ｑから開放端Ｋ側を前記設定の共振周波数ＦH1で見たときに、スタブ５Ａによって、当該スタブ５Ａとの接続部分によりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は電気的に殆ど見えない状態となる。このため、無線通信用の設定の三つの周波数帯のうちの最低の周波数帯での無線通信時には、給電端Ｑから開放端Ｋまでの給電放射電極４の全体で共振動作が行われて無線通信が成されるのに対して、その最低の周波数帯よりも高い設定の共振周波数ＦH1の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５Ａとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。
【００４８】
また、給電端Ｑから開放端Ｋ側を前記設定の共振周波数ＦH2で見たときに、スタブ５Ｂによって、当該スタブ５Ｂとの接続部分によりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分は電気的に見えない状態となる。このため、共振周波数ＦH1よりも高い設定の共振周波数ＦH2の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５Ｂとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。
【００４９】
なお、図５（ａ）の例では、スタブ５Ａとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は線状であったが、第１実施形態例でも述べたように、その給電放射電極部分１２の形状は図示の例に限定されるものではなく、基体３の大きさや、給電放射電極部分１２に対して設定された電気長や、設定の最低の周波数帯の帯域幅等の様々な点を考慮した適宜な形状を採り得るものである。
【００５０】
また、この第２実施形態例では、三つの互いに異なる周波数帯が無線通信用として設定されている場合のアンテナ構造１の構成例を示したが、ここで示した構成を応用して、四つ以上の互いに異なる周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造１を構築することができる。つまり、給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長が無線通信用に設定されている四つ以上の周波数帯のうちの最低の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極４が共振動作を行うための電気長を持つように形成される。また、その給電放射電極４には、給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中であって上記四つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブ５が接続される。それら各スタブ５の形態は、第１や第２の各実施形態例に示したスタブ５の形態と同様であり、これら各スタブ５と給電放射電極４との接続構成は、第１や第２の各実施形態例に示したスタブ５と給電放射電極４との接続構成と同様である。
【００５１】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５２】
図６（ａ）には第３実施形態例のアンテナ構造１において特徴的な構成部分が抜き出され基体３を省略した状態で表され、図６（ｂ）には図６（ａ）のＡ−Ａ部分の模式的な断面図が示されている。
【００５３】
ところで、給電放射電極４が共振動作して無線通信を行っているときにスタブ５に僅かではあるが電流が通電してスタブ５から無線通信にとっては不要な電波が放射されてしまう場合もある。この第３実施形態例のアンテナ構造１では、第１や第２の各実施形態例と同様に、スタブ５は、その両側から分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂによって間隔を介して挟み込まれている。その両側の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂはスタブ５をシールドする機能をも有しており、スタブ５から放射される不要な電波がノイズとして給電放射電極４の無線通信の電波に乗ってしまうことを抑制できるが、この第３実施形態例では、スタブ５の不要電波放射に起因した給電放射電極４の無線通信の電波のＳＮ比悪化をより確実に抑制するためのシールド部材を設けた。
【００５４】
すなわち、この第３実施形態例では、基体３の内部には、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材１５が配設されている。このシールド部材１５は給電放射電極４の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂに電気的に接続されるのが望ましい。この第３実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１や第２の各実施形態例と同様である。
【００５５】
なお、図６（ａ）、（ｂ）に示される例では、基体３の内部にシールド部材１５が設けられていたが、例えば、図７（図７は図６（ａ）のＡ−Ａ部分に対応する位置の模式的な断面図である）に示されるように、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂを基体３の内部に配設し、当該スタブ５よりも基体３の内側にシールド部材１５を設けると共に、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材１６を基体３の外側に設けてシールド部材１５，１６によってスタブ５を基体３の内外方向から挟み込む構成としてもよい。なお、シール部材１６は、基体３と一体的に設けられていてもよいし、回路基板２が収容される筐体（図示せず）における基体３の前面３ｆと間隙を介して対向する部分に設けてもよい。また、シールド部材１６は、シールド部材１５と同様に、給電放射電極４の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂに電気的に接続されるのが望ましい。さらに、図７では、シールド部材１５とシールド部材１６の両方のシールド部材が設けられている例が示されていたが、シールド部材１５を省略してシールド部材１６だけを設けてもよい。
【００５６】
また、図６では、スタブ５は１個だけしか示されていなかったが、もちろん、複数のスタブ５が設けられている場合にもシールド部材１５とシールド部材１６のうちの一方又は両方を設けてもよいものである。この場合には、シールド部材は、各スタブ５毎にそれぞれ個別に対応させて設けてもよいし、複数のスタブ５に共通の形態で設けてもよい。
【００５７】
以下に、第４実施形態例を説明する。なお、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５８】
図８（ａ）には第４実施形態例のアンテナ構造１が模式的な斜視図により示され、図８（ｂ）には図８（ａ）の後方側から見た場合のアンテナ構造１の模式的な斜視図が示されている。この第４実施形態例では、スタブ５が基体３内部に設けられている。第４実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１〜第３の各実施形態例と同様である。なお、第２実施形態例に示したように、複数のスタブ５が設けられている場合には、それら全てのスタブ５を基体３の内部に形成する構成としてもよいし、全てのスタブ５のうちの選択された一部のスタブ５を基体３の内部に形成する構成としてもよい。また、図８（ａ），（ｂ）の例では、スタブ５の全体を基体３の内部に設けていたが、スタブ５の一部分だけを基体３の内部に設ける構成としてもよい。
【００５９】
さらに、図８（ａ）の例では、スタブ接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は長方形状であったが、前述同様に、そのスタブ接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２の形状は様々な形状を適宜に採り得るものであり、図８（ａ）の形状に限定されるものではない。
【００６０】
さらに、図８（ａ），（ｂ）の例では、スタブ５だけが基体３の内部に設けられていたが、スタブ５と同様に給電放射電極４もその全体あるいは一部分が基体３の内部に形成されている構成としてもよい。また、スタブ５が基体３の内部に形成されるのではなく、給電放射電極４の全体あるいは一部分が基体３の内部に形成される構成としてもよい。
【００６１】
以下に、第５実施形態例を説明する。なお、この第５実施形態例の説明において、第１〜第４の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００６２】
図９には第５実施形態例のアンテナ構造１を構成する基体３が模式的な展開図により示されている。この第５実施形態例では、基体３には、給電放射電極４が設けられていると共に、無給電放射電極２０が設けられている。無給電放射電極２０は、給電放射電極４と間隔を介して隣接配置されており、当該無給電放射電極２０は給電放射電極４と電磁結合し当該給電放射電極４と複共振状態を作り出すものである。図９の例では、給電放射電極４は、第１実施形態例のアンテナ構造１を構成する給電放射電極４と同様の構成を備えており、無線通信用に予め定めれた低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信を行うことができる。無給電放射電極２０は、その無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出すために次に示すような構成を備えている。
【００６３】
つまり、無給電放射電極２０は給電放射電極４と複共振状態を作り出すべく、無線通信用の低い方の周波数帯における給電放射電極４の共振周波数ＦＬの近傍の周波数が無給電放射電極２０の共振周波数ｆＬとして予め設定されると共に、無線通信用の高い方の周波数帯における給電放射電極４の共振周波数ＦＨの近傍の周波数が無給電放射電極２０の共振周波数ｆＨとして予め設定されている。無給電放射電極２０は、その一端側がグランドに接地されるグランド接地端Ｇ側と成し、他端側が開放端Ｍと成しており、無給電放射電極２０のグランド接地端Ｇから開放端Ｍに至るまでの全体の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数ｆＬで無給電放射電極２０が共振動作を行うための電気長である。また、無給電放射電極２０のグランド接地端Ｇから開放端Ｍに至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数ｆＨの電流分布が最小（例えば零あるいはその近傍）となる部分には、スタブ２１が接続されている。そのスタブ２１は、給電放射電極４に接続されているスタブ５と同様に、中心導体２２とその両側の外側導体２３（２３ａ，２３ｂ）を有して構成されている。当該スタブ２１は、無給電放射電極２０との接続部分から無線通信用の高い方の設定共振周波数ｆＨで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を備えている。
【００６４】
無給電放射電極２０は上記のように構成されている。このため、無給電放射電極２０においては、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、グランド接地端Ｇ側から開放端Ｍまでの全体で設定の共振周波数ｆＬでの共振動作を行う。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主としてグランド接地端Ｇ側からスタブ２１との接続部分までの無給電放射電極部分で設定の共振周波数ｆＬでの共振動作を行う。このように無給電放射電極２０が共振動作を行うことにより、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とのそれぞれで無給電放射電極２０と給電放射電極４との複共振状態が作り出される。このために、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の周波数帯での広帯域化を図ることができる。
【００６５】
この第５実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１〜第４の各実施形態例の構成と同様である。
【００６６】
なお、図９の例では、無給電放射電極２０は、異なる二つの周波数帯での無線通信が可能な給電放射電極４を備えたアンテナ構造１に設けられていたが、例えば、無給電放射電極は、第２実施形態例に述べたような三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極４が設けられているアンテナ構造１に設けてもよい。例えば、三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極４が設けられているアンテナ構造１に無給電放射電極を設ける場合に、その無給電放射電極が、全ての無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出す場合には、例えば、無給電放射電極は、給電放射電極４に接続されているスタブ５と同様な構成を持つスタブを同じ数だけ同様の接続形態でもって接続されている構成とする。また、無給電放射電極は、全ての無線通信用の周波数帯のうちの一つの周波数帯においてのみ複共振状態を作り出す構成としてもよい。この場合には、無給電放射電極にはスタブは接続されない。
【００６７】
さらに、無給電放射電極と、当該無給電放射電極に接続されるスタブとのうちの一方又は両方の全体あるいは一部分が基体３の内部に設けられる構成としてもよい。
【００６８】
さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、その無給電放射電極に接続されるスタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を設けてもよい。例えば、そのシールド部材は、第３実施形態例で述べた給電放射電極４のスタブ５に対するシールド部材１５，１６と同様な構成を持つ。
【００６９】
さらに、給電放射電極４と無給電放射電極２０との間の間隔や、給電放射電極４に対する無給電放射電極２０の隣接配置位置等は、図９の例に限定されるものはなく、給電放射電極４と無給電放射電極２０が良好な複共振状態を作り出すように適宜設定されるものである。
【００７０】
以下に、第６実施形態例を説明する。この第６実施形態例は無線通信装置に関するものである。この第６実施形態例の無線通信装置は、第１〜第５の各実施形態例に示したアンテナ構造１のうちの何れか１つのアンテナ構造１が設けられている。無線通信装置におけるアンテナに関する構成部分以外の構成には様々な構成があり、この第６実施形態例では、アンテナに関する構成部分以外の構成は何れの適宜な構成を採用してもよく、ここでは、その説明は省略する。また、アンテナ構造１の説明も前述したので、ここでは、省略する。
【００７１】
なお、この発明は第１〜第６の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４およびスタブ５は基体３に形成されていたが、例えば、給電放射電極４およびスタブ５は、図１０（ａ）に示されるように、回路基板２の基板面に設ける構成としてもよい。この場合には、基体３を省略することができる。回路基板２の基板面に給電放射電極４およびスタブ５を設ける場合には、例えば、回路基板２の内部に、図１０（ｂ）の模式的な断面図の鎖線に示されるような、スタブ５からの不要な電波をシールドするシールド部材１５を設けてもよい。
【００７２】
また、図１０（ｃ）の模式的な断面図に示されるように、給電放射電極４およびスタブ５を回路基板２の内部に設けてもよい。さらに、給電放射電極４とスタブとのうちの一方の全体あるいは一部分が回路基板２の基板面に形成され、残りの部分が回路基板２の内部に形成される構成としてもよい。スタブ５が回路基板２の内部に設けられる場合には、図１０（ｃ）の鎖線に示されるように、スタブ５を上下両側から挟み込む形態でもってシールド部材１５，１６が配設されている構成としてもよい。これにより、より一層スタブ５のシールド性能を高めることができる。
【００７３】
さらに、無給電放射電極が設けられる場合にも、その無給電放射電極は回路基板２の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、そのスタブは回路基板２の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４はモノポールアンテナであったが、給電放射電極４は逆Ｆアンテナであってもよく、この場合には、給電放射電極４における給電端Ｑの近傍をグランドに電気的に接続させて無線通信用回路１０側とのインピーダンス整合を図るグランド接地用電極が設けられる。さらに、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４は１個だけ設けられていたが、複数の給電放射電極を設けてもよい。複数の給電放射電極が設けられる場合には、それら全ての給電放射電極が第１〜第６の各実施形態例に示したような給電放射電極４と同様な構成を備えていてもよいし、全ての給電放射電極のうちの選択された一部の給電放射電極だけが第１〜第６の各実施形態例に示したような給電放射電極４と同様な構成を備えていてもよい。また、無給電放射電極に関しても同様に、複数の無給電放射電極を設けてもよく、それら全ての無給電放射電極が第５実施形態例で述べたようなスタブが接続されている構成としてもよいし、全ての無給電放射電極のうちの選択された一部の無給電放射電極だけがスタブが接続されている構成を備えていてもよい。
【００７４】
さらに、基体３はその全体に渡って誘電率が同じものであったが、スタブ５が形成されている基体３の部分が基体３の他の部分の誘電率よりも高い誘電率を有する構成としてもよい。また、スタブ５が基体３の表面や回路基板２の基板面に形成されている場合には、そのスタブ５の上側に、基体３あるいは回路基板２の誘電率よりも高い誘電率を持つ誘電体の部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
【図２】第１実施形態例のアンテナ構造を構成している給電放射電極とスタブのそれぞれの形状およびそれらの接続形態の一例を説明するための図である。
【図３】本発明者が行った実験およびその結果を説明するための図である。
【図４】給電放射電極のその他の形態例を表したモデル図である。
【図５】第２実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
【図６】第３実施形態例において特徴的な構成部分を説明するための図である。
【図７】シールド部材のその他の構成例を説明するための図である。
【図８】第４実施形態例を説明するための図である。
【図９】第５実施形態例を説明するための図である。
【図１０】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図１１】従来例を説明するための図である。
【図１２】別の従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ アンテナ構造
２ 回路基板
３ 基体
４ 給電放射電極
５，２１ スタブ
７，２２ 中心導体
８，２３ 外側導体
１１ａ，１１ｂ 分岐給電放射電極
１５，１６ シールド部材
２０ 無給電放射電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電話機等の無線通信装置に内蔵されるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１（ａ）にはアンテナ構造の一例が模式的に示されている（例えば特許文献１参照）。このアンテナ構造４０は、棒状の放射導体４１と、同軸ケーブル４２と、給電線４３とを有して構成されている。棒状の放射導体４１は共振動作によりアンテナとして機能するものであり、予め定められた無線通信用の周波数帯で設定された共振周波数の電波波長λの略１／４の線路長Ｘ（Ｘ＝λ／４）を有している。同軸ケーブル４２は、内部導体（芯線）４２ａと、この内部導体４２ａの周面を間隔を介して囲む形態で配設されている外部導体４２ｂとを有して構成されている。この同軸ケーブル４２の基端側（図１１（ａ）では左端側）は接続端側と成しており、この同軸ケーブル４２の内部導体４２ａの接続端側には給電線４３の一端側が接続されている。給電線４３の他端側は、無線通信装置に設けられている無線通信用回路４４に電気的に接続される。また、同軸ケーブル４２の外部導体４２ｂの接続端側は導線Ｄによって放射導体４１の一端側（基端側）に電気的に接続されている。
【０００３】
同軸ケーブル４２は、放射導体４１と、無線通信用回路４４側とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス回路として機能するものである。ところで、同軸ケーブル４２は、内部導体４２ａと外部導体４２ｂの先端側同士の接続形態（つまり、先端側同士を接続するか否か）と、同軸ケーブル４２の線路長とをそれぞれ適宜設定することによって、図１１(ｂ)に示すようにインダクタンスとして機能したり、図１１(ｃ)に示すようにコンデンサとして機能する。このことから、放射導体４１と、無線通信用回路４４側とがインピーダンス整合するように、同軸ケーブル４２における内部導体４２ａと外部導体４２ｂの先端側同士の接続形態等が適宜設定される。
【０００４】
アンテナ構造４０は上記のように構成されており、例えば、無線通信用回路４４から送信用の信号が給電線４３と同軸ケーブル４２を介して放射導体４１に伝達されると、その信号伝達によって放射導体４１が共振動作して信号が無線送信される。また、信号が放射導体４１に到来して放射導体４１が共振動作して信号を受信すると、その受信信号は同軸ケーブル４２と給電線４３を介して無線通信用回路４４に伝達される。
【０００５】
図１２にはアンテナ構造の別の形態例が示されている（例えば特許文献２参照）。この図１２のアンテナ構造４５は、異なる二つの無線通信用の周波数帯での無線通信が可能なものであり、当該アンテナ構造４５は、線状アンテナ素子４６と、トラップ回路４７とを有して構成されている。線状アンテナ素子４６は共振動作により電波の送信や受信を行うものであり、当該棒状アンテナ素子４６の一端側（図１２では左端側）は給電端側と成し、当該給電端側は無線通信用回路４８に電気的に接続される。また、棒状アンテナ素子４６の他端側（図１２では右端側）は開放端と成している。この棒状アンテナ素子４６は、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯で共振してアンテナとして機能できるように次に述べるような構成を備えている。
【０００６】
つまり、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯のうちの低い方の周波数帯で設定された共振周波数Ｆlowと、高い方の周波数帯で設定された共振周波数Ｆhiとで棒状アンテナ素子４６を共振動作させるために、棒状アンテナ素子４６には、給電端からの電気長Ｙが、無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数Ｆhiの電波波長λhiの１／４となる部分に、トラップ回路４７が介設される。そのトラップ回路４７は、コンデンサ４９とインダクタ５０から成るＬＣ共振回路であり、無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆhiで反共振を起こすようにコンデンサ４９の容量成分の大きさやインダクタ５０のインダクタンス成分の大きさがそれぞれ設定されている。このトラップ回路４７を設けたために、棒状アンテナ素子４６の給電端から開放端側を無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆhiで見ると、トラップ回路４７から開放端側に掛けての棒状アンテナ素子４６の部分が電気的に見えない状態となる。このため、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子４６は、給電端からトラップ回路４７の介設位置までの部分が共振周波数Ｆhiで共振して、無線通信が行われる。
【０００７】
また、トラップ回路４７は、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数Ｆlowで見ると、棒状アンテナ素子４６にリアクタンスを付与する回路として機能する。このため、棒状アンテナ素子４６の給電端から開放端までの電気的な長さ（電気長）が、その付与されるリアクタンスを考慮して無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆlowの電波波長λlowのほぼ１／４の長さとなるように、棒状アンテナ素子４６が設計される。これにより、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子４６は、その全体で、無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Ｆlowで共振して、無線通信が行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６６５２６号公報
【特許文献２】特開平１１−８８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１１のアンテナ構造４０の構成では、例えば、放射導体４１と、同軸ケーブル４２とを接続させるために、放射導体４１と導線Ｄとの接続部分、および、同軸ケーブル４２と導線Ｄとの接続部分をそれぞれはんだ付け等により接続させる工程が必要である。このため、製造工程が煩雑化するという問題が生じる。また、そのような接続工程での放射導体４１や導線Ｄや同軸ケーブル４２のそれぞれのアセンブリ（位置決め）が面倒であるという問題もある。このように、アンテナ構造４０を作製するのに手間が掛かるので、アンテナ構造４０の製造コストが高くなるという問題が生じる。さらにまた、はんだ付けによる接続部分の接続状態を全て同じ状態にはできないので、その接続部分の接続状態のばらつきに起因してアンテナ特性にばらつきが生じるという問題も発生する。
【００１０】
図１２のアンテナ構造４５に関しては、棒状アンテナ素子４６にトラップ回路４７を組み込まなければならないので、製造工程が煩雑化するという問題がある。また、トラップ回路４７の組み込み位置のばらつき等に起因してアンテナ特性がばらつくという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造工程の簡略化を図ることができて量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきが抑制できてアンテナ性能に対する信頼性を高めることができ、かつ、異なる複数の周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ構造は、
無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、
回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、
給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように構成されたスタブと、
を有しており、
給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、
また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴としている。また、この発明の無線通信装置は、この発明において特有な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明では、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数（以下、便宜上、高い方の設定共振周波数ＦＨと記す）の電流分布が最小（例えば零又はその近傍）となる部分（例えば、高い方の設定共振周波数ＦＨの電波波長をλＨとしたときに、給電端からの電気長が略λＨ／４となる部分）には、スタブが接続されている。そのスタブは、高い方の設定共振周波数ＦＨの電波波長λＨの１／４となるように構成されて、給電放射電極との接続部分から高い方の設定共振周波数ＦＨで先端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブである。このスタブを給電放射電極の上述した位置に接続する構成を備えることによって、スタブの特性により、高い方の設定共振周波数ＦＨで見るとスタブ接続部分よりも開放端側の給電放射電極部分は無い状態とほぼ等価になる。これにより、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分が高い方の設定共振周波数ＦＨで共振動作して無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。
【００１４】
また、上記スタブは、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数（以下、便宜上、低い方の設定共振周波数ＦＬと記す）では、給電放射電極に電気長（インピーダンス）を付与するものとなる。当該スタブにより付与される電気長を考慮して給電放射電極の給電端から開放端に至る全体の電気長を、低い方の設定共振周波数ＦＬで給電放射電極が共振動作する電気長とする。これにより、給電放射電極の給電端から開放端までの全体が低い方の設定共振周波数ＦＬで共振動作して無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われる。
【００１５】
上記のように、この発明の構成では、給電放射電極にスタブを接続させるだけの簡単な構成で、一つの給電放射電極に複数の周波数帯での無線通信を可能にしている。しかも、給電放射電極は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成であり、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果によって給電放射電極を小型化できる。このように、構造が簡単であることと、給電放射電極の小型化が可能であることとによって、複数の周波数帯での無線通信が可能でありながら、小型化が促進されたアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブをも回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成とすることにより、より一層のアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
ところで、一つの給電放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行わせる構成として、給電放射電極が持つ複数の共振モードのうちの最も周波数の低い基本モードと、それよりも周波数の高い高次モードとの共振モードを利用するものがある。つまり、この構成の場合には、基本モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われ、高次モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。このような構成の場合には、給電放射電極の基本モードの共振周波数を決定する電気長と、高次モードの共振周波数を決定する電気長とは、基本モードの電気長が高次モードの電気長のほぼ（２ｎ＋１）倍（ｎ＝１，２，３．．．．）になるという関係がある。この関係に律則されて、無線通信用の低い方の周波数帯と、高い方の周波数帯とをそれぞれ別個独立に設定することが難しいという問題がある。これに対して、この発明では、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数は、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長により調整できる。また、給電放射電極における無線通信用の高い方の周波数帯の共振周波数は、スタブの接続位置によって調整でき、当該スタブの接続位置は給電放射電極の給電端から開放端までの電気長とは関係無く、つまり、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数に律則されずに設定できる。このように、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とを互いに規制し合うことなく設定できる。つまり、アンテナ構造の設計の自由度を高めることができる。
【００１７】
また、給電放射電極の基本モードと高次モードの共振モードを利用して複数の周波数帯での無線通信を可能にする構成の場合には、高次モードは、基本モードに比べると、電磁界の疎密の周期が短く電磁界が集中し易く、特に、高次モードの周波数を下げるために、あるいは、小型化を図るために、給電放射電極をミアンダライン状や折り返しライン状の形状にすると、電磁界の集中が顕著となり、周波数帯域が狭帯域化したり、アンテナ効率やアンテナ利得等のアンテナ特性が悪くなるという問題がある。これに対して、この発明では、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電放射電極の給電端から開放端までの全体による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。つまり、この発明では、一つの給電放射電極でもって、無線通信用の低い方の周波数帯での共振動作だけでなく、無線通信用の高い方の周波数帯での共振動作も、基本モードの共振となる。このため、高次モードで問題であった電磁界の集中を避けることができて、無線通信用の高い方の周波数帯においての広帯域化、および、アンテナ効率やアンテナ利得等のアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。
【００１８】
スタブが、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有して形成されている構成を備えることにより、スタブは、給電放射電極と共に、導体板の抜きや曲げ等の板金加工により作製することが可能となる。そのように板金加工によりスタブおよび給電放射電極を作製することにより、製造工程が簡単となり、製造コストを下げることができる。また、製造精度が高くなるので、製造精度に因るスタブおよび給電放射電極の性能のばらつきを抑制することができる。さらに、例えば、スタブを給電放射電極と同一の導体板により給電放射電極と一体的に同時に板金加工により作製することにより、スタブを給電放射電極に設定通りの接続位置に接続させることができる。このこともアンテナ構造の性能のばらつきを抑制できる要素となる。
【００１９】
さらに、給電放射電極やスタブが基体に形成される構成の場合には、例えば、給電放射電極およびスタブと、基体とをそれぞれ別々の工程で作製した後に、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせるという製造工程が考えられる。これに対して、インサート成形手法を用いることによって、基体の製造工程で、給電放射電極およびスタブを組み込んだ基体を製造することができる。このため、インサート成形手法を用いる場合には、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせる工程が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２０】
さらに、基体はアンテナ構造専用の部品であるために、当該基体は回路基板よりもその誘電率の設定に対する制約が少なくて回路基板よりも高い誘電率を持たせることができる。このため、基体は回路基板よりも給電放射電極やスタブに作用する波長短縮効果が大きいために、基体に給電放射電極やスタブを設ける構成とすることにより、回路基板に給電放射電極やスタブを設ける場合に比べて、給電放射電極やスタブの小型化を図ることがより容易となる。
【００２１】
スタブが、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分によって、間隔を介して囲まれている構成とすることにより、そのスタブを囲んでいる給電放射電極部分が、スタブから放射される不要な電波をシールドすることとなる。このため、スタブから放射される不要な電波が給電放射電極による無線通信用の電波にノイズとして乗ってしまって無線通信性能を劣化させてしまうという問題を防止すると共に給電放射電極の不要な共振モードの発生を防止することができる。
【００２２】
三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されている場合に、例えば、その設定されている三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極の共振周波数をＦＬとし、それよりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数を低い方から順にＦH1，ＦH2，・・・とする。この場合に、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって高い側の設定の各共振周波数ＦH1，ＦH2，・・・で電流分布が最小（例えば零又はその近傍）となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブが接続されている構成を備えることによって、一つの給電放射電極で三つ以上の周波数帯での無線通信が可能となる。また、給電放射電極の最低の共振周波数ＦＬでの共振動作は基本モードの共振であることはもちろんのこと、その最低の共振周波数ＦＬよりも高い側の設定の各共振周波数ＦH1，ＦH2，・・・での各共振動作も、上記スタブの接続位置およびスタブの電気特性によって、前記した高い方の設定共振周波数ＦＨでの共振動作と同様に基本モードの共振となる。このため、高い側の無線通信用のそれぞれの周波数帯における広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。
【００２３】
給電放射電極の少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果の給電放射電極への作用がより大きくなるので、給電放射電極のより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、スタブの少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果のスタブへの作用がより大きくなるので、スタブのより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。
【００２５】
スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材が設けられている構成を備えることによって、スタブの不要な電波放射に起因した無線通信性能の劣化をより確実に防止することができる。つまり、この発明では、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブを間隔を介して囲む形態と成しており、その給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分は、スタブからの不要な電波放射をシールドする機能を有しているが、その給電放射電極部分とは別のシールド部材を設けることによって、より確実にスタブからの不要な電波放射をシールドすることができて、スタブの不要な電波放射に起因したアンテナ構造の無線通信性能の劣化をより抑制することができる。
【００２６】
さらに、無給電放射電極が設けられている構成を備えることによって、給電放射電極と無給電放射電極との複共振状態によって、無線通信用の周波数帯でのより一層の広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。さらにまた、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態のスタブを無給電放射電極にも同様の接続形態で接続させる構成を備えることにより、無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで給電放射電極との複共振状態を作り出すことができる。これにより、無線通信用に設定された全ての周波数帯で複共振状態を作り出すことができて広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。これにより、アンテナ性能に対する信頼性の高いアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率が基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高い構成を備えることによって、そのスタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率の高さによってスタブへの波長短縮効果がより大きくなってスタブの長さを短くすることができる。つまり、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１（ａ）には第１実施形態例のアンテナ構造が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）の後方側から見たアンテナ構造が模式的な斜視図により示されている。この第１実施形態例のアンテナ構造１は、無線通信装置（例えば携帯型電話機）の回路基板２に搭載される誘電体の基体３と、この基体３の複数の面に渡って形成されている給電放射電極４と、給電放射電極４に接続されているスタブ５とを有して構成されている。この第１実施形態例では、基体３は直方体状と成し、次に示す給電放射電極４およびスタブ５は、基体３の上面３ｕと前面３ｆ等の複数の面に渡って形成されている。図１(ｃ)には、給電放射電極４およびスタブ５が形成された基体３の展開図が示されている。
【００２９】
スタブ５は、導体板により構成されており、当該スタブ（ショートスタブ）５は、図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、線状の中心導体７と、当該中心導体７を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体８（８ａ，８ｂ）とを有して構成されている。この第１実施形態例では、中心導体７と外側導体８ａ，８ｂは、互いに平行に配置され、かつ、中心導体７と外側導体８ａとの間の間隔と、中心導体７と外側導体８ｂとの間の間隔とは同じ寸法となっている。これら中心導体７と外側導体８ａ，８ｂは、基体３の前面３ｆから上面３ｕに渡って伸長形成されており、中心導体７および外側導体８ａ，８ｂにおいて基体３の前面３ｆに形成されている端部側は基端側であり、基体３の上面３ｕに形成されている端部側は先端側であり、当該中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの各先端側は電気的に接続されて接続端と成している。
【００３０】
給電放射電極４は導体板により形成されたλ／４タイプの放射電極であり、一端側Ｑは、無線通信装置に設けられている無線通信用回路１０に電気的に接続される給電端と成し、他端側は開放端Ｋと成している。図２（ａ）には、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋに至る電流経路Ｉが簡略的に示されている。この給電放射電極４の電流経路Ｉのイメージ図に示されるように、給電放射電極４は、給電端Ｑを起点とし給電端Ｑから離れる方向に伸長形成した後に折り返して給電端Ｑに近付く方向に伸長形成され給電端Ｑと開放端Ｋとが間隔を介して近接配置されたループ形状と成している。このように給電放射電極４をループ形状とすることによって、基体３の小型化を図ることが可能となる。
【００３１】
図２（ｂ）には、給電放射電極４の構成を分かり易くするためにループ形状の給電放射電極４を便宜上スタブ５と共に直線状に描いたモデル図が示されている。この図２（ｂ）および図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、給電放射電極４は給電端Ｑ側で二つに分岐しており、その一方の分岐給電放射電極１１ａはスタブ５の外側導体８ａに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極１１ａの先端側は、図２（ｃ）の模式的な拡大図に示されるように、スタブ５の外側導体８ａの基端側（接続端側とは反対側となる端部）に接続されている。また、給電放射電極４の他方の分岐給電放射電極１１ｂはスタブ５の外側導体８ｂに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極１１ｂの先端側は、図２（ｃ）の模式的な拡大図に示されるように、スタブ５の外側導体８ｂの基端側（接続端側とは反対側となる端部）に接続されている。すなわち、給電端Ｑからスタブ接続部分に至る給電放射電極４の部分は、スタブ５の接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成している。
【００３２】
この第１実施形態例では、スタブ５は、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中の位置に接続されており、スタブ接続部分から開放端Ｋに至るまでの給電放射電極部分１２は、スタブ５の中心導体７に接続されている。
【００３３】
この第１実施形態例では、無線通信用の高い方の周波数帯（例えば２ＧHz帯）と低い方の周波数帯（例えば９００ＭHz帯）との異なる二つの周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め定められている。給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長（電気的な長さ）ＬＬが、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数ＦＬで給電放射電極４が共振動作する電気長となっている。具体的には、例えば、その低い方の設定の共振周波数ＦＬを持つ電波の波長をλＬとした場合に、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは、略λＬ／４となっている。
【００３４】
また、給電放射電極４におけるスタブ５の接続部分は、給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中であって上記無線通信用の高い方の周波数帯で設定された給電放射電極４の共振周波数ＦＨでの電流分布が最小（例えば零あるいはその近傍）となる部分である。具体的には、例えば、その高い方の設定の共振周波数ＦＨを持つ電波の波長をλＨとした場合に、給電端Ｑからの電気長ＬＨが略λＨ／４となる部分である。また、スタブ５は、給電放射電極４との接続部分（つまり、基端側）から高い方の設定の共振周波数ＦＨで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５は、その基端側から接続端までの電気長が略λＨ／４である。
【００３５】
ところで、一般的なスタブは、図１１（ａ）に示されるように、中心導体と、当該中心導体の周面を間隔を介して囲む外側導体とを有して構成されている。これに対して、この第１実施形態例では、スタブ５は、基体３に設けることと、製造の容易さとを考慮して考え出されたものであり、線状の中心導体７と、その両側から中心導体７を間隔を介して挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体８ａ，８ｂとを有して構成されており、一般的なスタブとはその形態が異なるものである。本発明者は、この第１実施形態例において特有な構成を持つスタブ５が一般的なスタブと同様な電気的な特性を有することを実験により確認している。
【００３６】
すなわち、その実験では、図３（ｃ）に示すようなサンプルを用意した。つまり、そのサンプルは、スタブ５と同じ構成を持つ銅箔のスタブ３１が誘電体基体（厚みｄが１mmで、比誘電率εが６．４である基体）３０に設けられている構成を有するものであり、そのスタブ３１の中心導体３２の基端側は給電部３４に接続され、スタブ３１の外側導体３３（３３ａ，３３ｂ）はそれぞれグランドに接地されている。
【００３７】
実験では、そのサンプルのスタブ３１の中心導体３２に給電部３４から供給される電流の周波数を７００ＭHz〜２３００ＭHzの周波数範囲で可変し、その周波数範囲でのスタブ３１のインピーダンス特性を、スタブ３１の全長Ｌsが２ｃｍの場合と４ｃｍの場合とのそれぞれについて調べた。スタブ３１の全長Ｌsが２ｃｍのときの実験結果が図３（ａ）のスミスチャートの実線Ａにより示され、スタブ３１の全長Ｌsが４ｃｍのときの実験結果が図３（ｂ）のスミスチャートの実線Ｂにより示されている。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、点Ｐ１は８２４ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ２は９６０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ３は１７１０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ４は１９５０ＭHzのときの測定値であり、点Ｐ５は２１７０ＭHzのときの測定値である。
【００３８】
この実験結果から明らかなように、この第１実施形態例において特有な構成を持つスタブ３１は、一般的なスタブと同様のインピーダンス特性を有するものである。
【００３９】
給電放射電極４およびスタブ５は上記のように構成されている。それら給電放射電極４およびスタブ５は、例えば同一の導体板により構成されており、抜きや曲げ等の板金加工により同一工程で作製することができる。また、そのように作製された給電放射電極４およびスタブ５は、別工程で予め作製された基体３と組み合わて基体３と一体化してもよいが、例えば、インサート成形等の成形技術を利用して、給電放射電極４およびスタブ５を組み込んだ基体３を作製してもよい。インサート成形技術等の成形技術を利用することによって、基体３の成形工程で基体３を製造すると同時に給電放射電極４およびスタブ５を基体３に組み込むことができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４０】
上記のように給電放射電極４およびスタブ５が一体的に設けられた基体３は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、回路基板２に搭載される。つまり、この第１実施形態例では、回路基板２は長辺と短辺を有する長方形状であり、基体３は、その前面３ｆが長方形状の回路基板２の短辺に向かう状態で、回路基板２の端縁部（好ましくは回路基板２の角部）に搭載される。基体３が回路基板２の予め定められた位置に搭載されることにより、給電放射電極４の給電端Ｑが回路基板２に形成されている無線通信用回路１０に電気的に接続される。
【００４１】
この第１実施形態例のアンテナ構造１は上記のように構成されている。このアンテナ構造１では、上述したようにスタブ５はその電気長が略λＨ／４であり、給電放射電極４におけるスタブ５の接続部分は、給電端Ｑからの電気長ＬＨが略λＨ／４となる部分である。このために、給電放射電極４は、給電端Ｑから開放端Ｋ側を高い方の設定の共振周波数ＦＨで見ると、給電端Ｑからスタブ５との接続部分までの給電放射電極４の部分しか見えず、スタブ５との接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２は電気的に見えずに無い状態とほぼ等価となる。これにより、この第１実施形態例のアンテナ構造１では、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５との接続部分までの給電放射電極部分が共振動作を行って無線通信が行われる。また、給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの全体の電気長ＬＬが略λＬ／４であることから、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、給電放射電極４の全体が共振動作を行って無線通信が行われる。なお、回路基板２には、当該基板２に形成されている回路のグランドとなるグランド電極（図示せず）が形成されている。この第１実施形態例では、給電放射電極４はλ／４タイプの放射電極であることから、その回路基板２のグランド電極には給電放射電極４の共振動作に起因した電流が誘起されてグランド電極もアンテナとして動作する。また、回路基板２を収容している筐体もグランドと成す場合があり、この場合には、その筐体にも給電放射電極４の共振動作に起因した電流が誘起されてアンテナとして機能することがある。
【００４２】
なお、図１等の例では、給電放射電極４は、そのスタブ接続部分から開放端Ｋまでの部分１２の形状が線状であったが、そのスタブ接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２の形状は図１等の形態に限定されるものではなく、例えば基体３の大きさや、給電放射電極部分１２が持つべき設定の電気長や、無線通信用の低い方の周波数帯の帯域幅等の様々な要素を考慮した適宜な形状を採り得るものである。例えば、スタブ接続部分から開放端Ｋまでの給電放射電極部分１２は、図４（ａ）の展開図に示されるような四角形状や、五角以上の多角形状であってもよいし、図４（ｂ）の展開図に示されるようなミアンダ形状であってもよい。また、給電放射電極４やスタブ５は、複数の面に渡って形成されていたが、例えば、基体３の大きさの規制が緩い場合等のときには基体３を大きくして給電放射電極４やスタブ５を基体３の一つの面に形成する構成としてもよい。
【００４３】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４４】
図５（ａ）には第２実施形態例のアンテナ構造１を構成する基体３の模式的な展開図が示されている。この第２実施形態例では、アンテナ構造１は、互いに異なる三つの周波数帯での無線通信が可能なものであり、給電放射電極４には、２つのスタブ５（５Ａ，５Ｂ）が接続されている。図５（ｂ）には、給電放射電極４と、スタブ５（５Ａ，５Ｂ）とが、それぞれの形態およびそれらの接続構成を分かり易くするために模式的に書き改められたモデル図が示されている。図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、スタブ５（５Ａ，５Ｂ）は、第１実施形態例で述べたように、線状の中心導体７とその両側の線状の外側導体８ａ，８ｂを有して構成されている。給電放射電極４は、給電端Ｑ側で二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極１１ａは、スタブ５Ｂの一方側の外側導体８ａに間隔を介して沿設しその外側導体８ａの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極１１ｂはスタブ５Ｂの他方側の外側導体８ｂに間隔を介して沿設しその外側導体８ｂの基端側に接続されている。スタブ５Ｂの外側導体８ａ，８ｂとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分は、スタブ５Ｂの中心導体７の基端側に接続され、当該給電放射電極部分も、上記同様に、二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極１１ａ’は、スタブ５Ａの一方側の外側導体８ａに間隔を介して沿設しその外側導体８ａの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極１１ｂ’はスタブ５Ａの他方側の外側導体８ｂに間隔を介して沿設しその外側導体８ｂの基端側に接続されている。スタブ５Ａの外側導体８ａ，８ｂとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は、スタブ５Ａの中心導体７の基端側に接続されている。
【００４５】
この第２実施形態例では、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは無線通信用に予め定められた三つの周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極４の共振周波数ＦＬで給電放射電極４が共振動作を行うための電気長である。具体的には、例えば、その設定の最低の共振周波数ＦＬを持つ電波の波長をλＬとしたときに、給電放射電極４の給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長ＬＬは略λＬ／４となっている。また、上記無線通信用に設定された三つの周波数帯のうち、最低の周波数帯よりも高い側の周波数帯でそれぞれ設定された給電放射電極４の共振周波数を低い側から順にＦH1，ＦH2とした場合に、スタブ５Ａが接続する給電放射電極４の部分は、設定の共振周波数ＦH1の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数ＦH1の電波波長をλH1としたときに、スタブ５Ａが接続する給電放射電極４の部分は、給電端Ｑからの電気長ＬH1が略λH1／４となる部分である。スタブ５Ａは、給電放射電極４との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５Ａの基端側から接続端側までの電気長は略λH1／４となっている。
【００４６】
さらに、スタブ５Ｂが接続する給電放射電極４の部分は、上記共振周波数ＬH1よりも高い設定の共振周波数ＦH2の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数ＦH2の電波波長をλH2としたときに、スタブ５Ｂが接続する給電放射電極４の部分は、給電端Ｑからの電気長ＬH2が略λH2／４となる部分である。スタブ５Ｂは、給電放射電極４との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ５Ｂの基端側から接続端側までの電気長は略λH2／４となっている。
【００４７】
第２実施形態例のアンテナ構造１における上記構成以外の構成は第１実施形態例と同様である。この第２実施形態例のアンテナ構造１では、給電放射電極４において、給電端Ｑから開放端Ｋ側を前記設定の共振周波数ＦH1で見たときに、スタブ５Ａによって、当該スタブ５Ａとの接続部分によりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は電気的に殆ど見えない状態となる。このため、無線通信用の設定の三つの周波数帯のうちの最低の周波数帯での無線通信時には、給電端Ｑから開放端Ｋまでの給電放射電極４の全体で共振動作が行われて無線通信が成されるのに対して、その最低の周波数帯よりも高い設定の共振周波数ＦH1の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５Ａとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。
【００４８】
また、給電端Ｑから開放端Ｋ側を前記設定の共振周波数ＦH2で見たときに、スタブ５Ｂによって、当該スタブ５Ｂとの接続部分によりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分は電気的に見えない状態となる。このため、共振周波数ＦH1よりも高い設定の共振周波数ＦH2の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Ｑからスタブ５Ｂとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。
【００４９】
なお、図５（ａ）の例では、スタブ５Ａとの接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は線状であったが、第１実施形態例でも述べたように、その給電放射電極部分１２の形状は図示の例に限定されるものではなく、基体３の大きさや、給電放射電極部分１２に対して設定された電気長や、設定の最低の周波数帯の帯域幅等の様々な点を考慮した適宜な形状を採り得るものである。
【００５０】
また、この第２実施形態例では、三つの互いに異なる周波数帯が無線通信用として設定されている場合のアンテナ構造１の構成例を示したが、ここで示した構成を応用して、四つ以上の互いに異なる周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造１を構築することができる。つまり、給電放射電極４は、その給電端Ｑから開放端Ｋまでの電気長が無線通信用に設定されている四つ以上の周波数帯のうちの最低の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極４が共振動作を行うための電気長を持つように形成される。また、その給電放射電極４には、給電端Ｑから開放端Ｋに至るまでの途中であって上記四つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見えるスタブ５が接続される。それら各スタブ５の形態は、第１や第２の各実施形態例に示したスタブ５の形態と同様であり、これら各スタブ５と給電放射電極４との接続構成は、第１や第２の各実施形態例に示したスタブ５と給電放射電極４との接続構成と同様である。
【００５１】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５２】
図６（ａ）には第３実施形態例のアンテナ構造１において特徴的な構成部分が抜き出され基体３を省略した状態で表され、図６（ｂ）には図６（ａ）のＡ−Ａ部分の模式的な断面図が示されている。
【００５３】
ところで、給電放射電極４が共振動作して無線通信を行っているときにスタブ５に僅かではあるが電流が通電してスタブ５から無線通信にとっては不要な電波が放射されてしまう場合もある。この第３実施形態例のアンテナ構造１では、第１や第２の各実施形態例と同様に、スタブ５は、その両側から分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂによって間隔を介して挟み込まれている。その両側の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂはスタブ５をシールドする機能をも有しており、スタブ５から放射される不要な電波がノイズとして給電放射電極４の無線通信の電波に乗ってしまうことを抑制できるが、この第３実施形態例では、スタブ５の不要電波放射に起因した給電放射電極４の無線通信の電波のＳＮ比悪化をより確実に抑制するためのシールド部材を設けた。
【００５４】
すなわち、この第３実施形態例では、基体３の内部には、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材１５が配設されている。このシールド部材１５は給電放射電極４の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂに電気的に接続されるのが望ましい。この第３実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１や第２の各実施形態例と同様である。
【００５５】
なお、図６（ａ）、（ｂ）に示される例では、基体３の内部にシールド部材１５が設けられていたが、例えば、図７（図７は図６（ａ）のＡ−Ａ部分に対応する位置の模式的な断面図である）に示されるように、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂを基体３の内部に配設し、当該スタブ５よりも基体３の内側にシールド部材１５を設けると共に、スタブ５の中心導体７と外側導体８ａ，８ｂの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材１６を基体３の外側に設けてシールド部材１５，１６によってスタブ５を基体３の内外方向から挟み込む構成としてもよい。なお、シール部材１６は、基体３と一体的に設けられていてもよいし、回路基板２が収容される筐体（図示せず）における基体３の前面３ｆと間隙を介して対向する部分に設けてもよい。また、シールド部材１６は、シールド部材１５と同様に、給電放射電極４の分岐給電放射電極１１ａ，１１ｂに電気的に接続されるのが望ましい。さらに、図７では、シールド部材１５とシールド部材１６の両方のシールド部材が設けられている例が示されていたが、シールド部材１５を省略してシールド部材１６だけを設けてもよい。
【００５６】
また、図６では、スタブ５は１個だけしか示されていなかったが、もちろん、複数のスタブ５が設けられている場合にもシールド部材１５とシールド部材１６のうちの一方又は両方を設けてもよいものである。この場合には、シールド部材は、各スタブ５毎にそれぞれ個別に対応させて設けてもよいし、複数のスタブ５に共通の形態で設けてもよい。
【００５７】
以下に、第４実施形態例を説明する。なお、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５８】
図８（ａ）には第４実施形態例のアンテナ構造１が模式的な斜視図により示され、図８（ｂ）には図８（ａ）の後方側から見た場合のアンテナ構造１の模式的な斜視図が示されている。この第４実施形態例では、スタブ５が基体３内部に設けられている。第４実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１〜第３の各実施形態例と同様である。なお、第２実施形態例に示したように、複数のスタブ５が設けられている場合には、それら全てのスタブ５を基体３の内部に形成する構成としてもよいし、全てのスタブ５のうちの選択された一部のスタブ５を基体３の内部に形成する構成としてもよい。また、図８（ａ），（ｂ）の例では、スタブ５の全体を基体３の内部に設けていたが、スタブ５の一部分だけを基体３の内部に設ける構成としてもよい。
【００５９】
さらに、図８（ａ）の例では、スタブ接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２は長方形状であったが、前述同様に、そのスタブ接続部分よりも開放端Ｋ側の給電放射電極部分１２の形状は様々な形状を適宜に採り得るものであり、図８（ａ）の形状に限定されるものではない。
【００６０】
さらに、図８（ａ），（ｂ）の例では、スタブ５だけが基体３の内部に設けられていたが、スタブ５と同様に給電放射電極４もその全体あるいは一部分が基体３の内部に形成されている構成としてもよい。また、スタブ５が基体３の内部に形成されるのではなく、給電放射電極４の全体あるいは一部分が基体３の内部に形成される構成としてもよい。
【００６１】
以下に、第５実施形態例を説明する。なお、この第５実施形態例の説明において、第１〜第４の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００６２】
図９には第５実施形態例のアンテナ構造１を構成する基体３が模式的な展開図により示されている。この第５実施形態例では、基体３には、給電放射電極４が設けられていると共に、無給電放射電極２０が設けられている。無給電放射電極２０は、給電放射電極４と間隔を介して隣接配置されており、当該無給電放射電極２０は給電放射電極４と電磁結合し当該給電放射電極４と複共振状態を作り出すものである。図９の例では、給電放射電極４は、第１実施形態例のアンテナ構造１を構成する給電放射電極４と同様の構成を備えており、無線通信用に予め定めれた低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信を行うことができる。無給電放射電極２０は、その無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出すために次に示すような構成を備えている。
【００６３】
つまり、無給電放射電極２０は給電放射電極４と複共振状態を作り出すべく、無線通信用の低い方の周波数帯における給電放射電極４の共振周波数ＦＬの近傍の周波数が無給電放射電極２０の共振周波数ｆＬとして予め設定されると共に、無線通信用の高い方の周波数帯における給電放射電極４の共振周波数ＦＨの近傍の周波数が無給電放射電極２０の共振周波数ｆＨとして予め設定されている。無給電放射電極２０は、その一端側がグランドに接地されるグランド接地端Ｇ側と成し、他端側が開放端Ｍと成しており、無給電放射電極２０のグランド接地端Ｇから開放端Ｍに至るまでの全体の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数ｆＬで無給電放射電極２０が共振動作を行うための電気長である。また、無給電放射電極２０のグランド接地端Ｇから開放端Ｍに至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数ｆＨの電流分布が最小（例えば零あるいはその近傍）となる部分には、スタブ２１が接続されている。そのスタブ２１は、給電放射電極４に接続されているスタブ５と同様に、中心導体２２とその両側の外側導体２３（２３ａ，２３ｂ）を有して構成されている。当該スタブ２１は、無給電放射電極２０との接続部分から無線通信用の高い方の設定共振周波数ｆＨで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス（好ましくはオープン）に見える電気長を備えている。
【００６４】
無給電放射電極２０は上記のように構成されている。このため、無給電放射電極２０においては、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、グランド接地端Ｇ側から開放端Ｍまでの全体で設定の共振周波数ｆＬでの共振動作を行う。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主としてグランド接地端Ｇ側からスタブ２１との接続部分までの無給電放射電極部分で設定の共振周波数ｆＬでの共振動作を行う。このように無給電放射電極２０が共振動作を行うことにより、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とのそれぞれで無給電放射電極２０と給電放射電極４との複共振状態が作り出される。このために、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の周波数帯での広帯域化を図ることができる。
【００６５】
この第５実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１〜第４の各実施形態例の構成と同様である。
【００６６】
なお、図９の例では、無給電放射電極２０は、異なる二つの周波数帯での無線通信が可能な給電放射電極４を備えたアンテナ構造１に設けられていたが、例えば、無給電放射電極は、第２実施形態例に述べたような三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極４が設けられているアンテナ構造１に設けてもよい。例えば、三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極４が設けられているアンテナ構造１に無給電放射電極を設ける場合に、その無給電放射電極が、全ての無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出す場合には、例えば、無給電放射電極は、給電放射電極４に接続されているスタブ５と同様な構成を持つスタブを同じ数だけ同様の接続形態でもって接続されている構成とする。また、無給電放射電極は、全ての無線通信用の周波数帯のうちの一つの周波数帯においてのみ複共振状態を作り出す構成としてもよい。この場合には、無給電放射電極にはスタブは接続されない。
【００６７】
さらに、無給電放射電極と、当該無給電放射電極に接続されるスタブとのうちの一方又は両方の全体あるいは一部分が基体３の内部に設けられる構成としてもよい。
【００６８】
さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、その無給電放射電極に接続されるスタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を設けてもよい。例えば、そのシールド部材は、第３実施形態例で述べた給電放射電極４のスタブ５に対するシールド部材１５，１６と同様な構成を持つ。
【００６９】
さらに、給電放射電極４と無給電放射電極２０との間の間隔や、給電放射電極４に対する無給電放射電極２０の隣接配置位置等は、図９の例に限定されるものはなく、給電放射電極４と無給電放射電極２０が良好な複共振状態を作り出すように適宜設定されるものである。
【００７０】
以下に、第６実施形態例を説明する。この第６実施形態例は無線通信装置に関するものである。この第６実施形態例の無線通信装置は、第１〜第５の各実施形態例に示したアンテナ構造１のうちの何れか１つのアンテナ構造１が設けられている。無線通信装置におけるアンテナに関する構成部分以外の構成には様々な構成があり、この第６実施形態例では、アンテナに関する構成部分以外の構成は何れの適宜な構成を採用してもよく、ここでは、その説明は省略する。また、アンテナ構造１の説明も前述したので、ここでは、省略する。
【００７１】
なお、この発明は第１〜第６の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４およびスタブ５は基体３に形成されていたが、例えば、給電放射電極４およびスタブ５は、図１０（ａ）に示されるように、回路基板２の基板面に設ける構成としてもよい。この場合には、基体３を省略することができる。回路基板２の基板面に給電放射電極４およびスタブ５を設ける場合には、例えば、回路基板２の内部に、図１０（ｂ）の模式的な断面図の鎖線に示されるような、スタブ５からの不要な電波をシールドするシールド部材１５を設けてもよい。
【００７２】
また、図１０（ｃ）の模式的な断面図に示されるように、給電放射電極４およびスタブ５を回路基板２の内部に設けてもよい。さらに、給電放射電極４とスタブとのうちの一方の全体あるいは一部分が回路基板２の基板面に形成され、残りの部分が回路基板２の内部に形成される構成としてもよい。スタブ５が回路基板２の内部に設けられる場合には、図１０（ｃ）の鎖線に示されるように、スタブ５を上下両側から挟み込む形態でもってシールド部材１５，１６が配設されている構成としてもよい。これにより、より一層スタブ５のシールド性能を高めることができる。
【００７３】
さらに、無給電放射電極が設けられる場合にも、その無給電放射電極は回路基板２の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、そのスタブは回路基板２の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４はモノポールアンテナであったが、給電放射電極４は逆Ｆアンテナであってもよく、この場合には、給電放射電極４における給電端Ｑの近傍をグランドに電気的に接続させて無線通信用回路１０側とのインピーダンス整合を図るグランド接地用電極が設けられる。さらに、第１〜第６の各実施形態例では、給電放射電極４は１個だけ設けられていたが、複数の給電放射電極を設けてもよい。複数の給電放射電極が設けられる場合には、それら全ての給電放射電極が第１〜第６の各実施形態例に示したような給電放射電極４と同様な構成を備えていてもよいし、全ての給電放射電極のうちの選択された一部の給電放射電極だけが第１〜第６の各実施形態例に示したような給電放射電極４と同様な構成を備えていてもよい。また、無給電放射電極に関しても同様に、複数の無給電放射電極を設けてもよく、それら全ての無給電放射電極が第５実施形態例で述べたようなスタブが接続されている構成としてもよいし、全ての無給電放射電極のうちの選択された一部の無給電放射電極だけがスタブが接続されている構成を備えていてもよい。
【００７４】
さらに、基体３はその全体に渡って誘電率が同じものであったが、スタブ５が形成されている基体３の部分が基体３の他の部分の誘電率よりも高い誘電率を有する構成としてもよい。また、スタブ５が基体３の表面や回路基板２の基板面に形成されている場合には、そのスタブ５の上側に、基体３あるいは回路基板２の誘電率よりも高い誘電率を持つ誘電体の部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
【図２】第１実施形態例のアンテナ構造を構成している給電放射電極とスタブのそれぞれの形状およびそれらの接続形態の一例を説明するための図である。
【図３】本発明者が行った実験およびその結果を説明するための図である。
【図４】給電放射電極のその他の形態例を表したモデル図である。
【図５】第２実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
【図６】第３実施形態例において特徴的な構成部分を説明するための図である。
【図７】シールド部材のその他の構成例を説明するための図である。
【図８】第４実施形態例を説明するための図である。
【図９】第５実施形態例を説明するための図である。
【図１０】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図１１】従来例を説明するための図である。
【図１２】別の従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ アンテナ構造
２ 回路基板
３ 基体
４ 給電放射電極
５，２１ スタブ
７，２２ 中心導体
８，２３ 外側導体
１１ａ，１１ｂ 分岐給電放射電極
１５，１６ シールド部材
２０ 無給電放射電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、
回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、
給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように構成されたスタブと、
を有しており、
給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、
また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項２】
スタブは、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有し、それら中心導体および外側導体は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され、また、中心導体とその両側の外側導体が電気的に接続されている接続端を備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ構造。
【請求項３】
給電端側からスタブ接続部分に至る給電放射電極部分は二つに分岐されて一方の分岐給電放射電極部分はスタブの一方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該一方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続され、他方の分岐給電放射電極部分はスタブの他方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該他方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されており、給電端側からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブの接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成しており、また、スタブ接続部分から開放端までの給電放射電極部分は、スタブの中心導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されている構成と成し、
無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には給電放射電極の給電端から開放端までの全体で共振動作を行い、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には主として給電放射電極の給電端からスタブ接続部分までの部分で共振動作を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造。
【請求項４】
三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されており、給電放射電極は、その給電端から開放端までの電気長が上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された共振周波数で共振動作する電気長であり、
給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中には、上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分が有り、それら設定の各共振周波数で電流分布が最小となるそれぞれの部分には、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンスに見えるスタブが接続されており、それら各スタブと給電放射電極との接続の部分における形態は、請求項３に記載されているスタブと給電放射電極との同様の形態で接続されていることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項５】
給電放射電極の全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、給電放射電極は、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項６】
スタブの全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、スタブは、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項７】
スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項８】
給電放射電極と間隔を介して配置され給電放射電極との電磁結合により給電放射電極と共に共振動作して複共振状態を作り出す無給電放射電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項９】
無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで、給電放射電極との複共振状態を作り出すものであり、当該無給電放射電極の一端側から他端側に至るまでの全体の電気長は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する複数の周波数帯のうちの最低の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数で無給電放射電極が共振動作を行う電気長であり、無給電放射電極の両端間には、給電放射電極における無線通信用の周波数帯のうちの最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分に、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態および接続構成を持つスタブが接続されていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ構造。
【請求項１０】
スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率は基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一つに記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１】
無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、
回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、
給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数の電波波長の１／４となるように構成されたスタブと、
を有しており、
給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、
また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項２】
スタブは、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有し、それら中心導体および外側導体は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され、また、中心導体とその両側の外側導体が電気的に接続されている接続端を備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ構造。
【請求項３】
給電端側からスタブ接続部分に至る給電放射電極部分は二つに分岐されて一方の分岐給電放射電極部分はスタブの一方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該一方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続され、他方の分岐給電放射電極部分はスタブの他方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該他方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されており、給電端側からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブの接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成しており、また、スタブ接続部分から開放端までの給電放射電極部分は、スタブの中心導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されている構成と成し、
無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には給電放射電極の給電端から開放端までの全体で共振動作を行い、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には主として給電放射電極の給電端からスタブ接続部分までの部分で共振動作を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造。
【請求項４】
三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されており、給電放射電極は、その給電端から開放端までの電気長が上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された共振周波数で共振動作する電気長であり、
給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中には、上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分が有り、それら設定の各共振周波数で電流分布が最小となるそれぞれの部分には、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンスに見えるスタブが接続されており、それら各スタブと給電放射電極との接続の部分における形態は、請求項３に記載されているスタブと給電放射電極との同様の形態で接続されていることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項５】
給電放射電極の全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、給電放射電極は、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項６】
スタブの全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、スタブは、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項７】
スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項８】
給電放射電極と間隔を介して配置され給電放射電極との電磁結合により給電放射電極と共に共振動作して複共振状態を作り出す無給電放射電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項９】
無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで、給電放射電極との複共振状態を作り出すものであり、当該無給電放射電極の一端側から他端側に至るまでの全体の電気長は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する複数の周波数帯のうちの最低の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数で無給電放射電極が共振動作を行う電気長であり、無給電放射電極の両端間には、給電放射電極における無線通信用の周波数帯のうちの最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分に、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態および接続構成を持つスタブが接続されていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ構造。
【請求項１０】
スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率は基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載のアンテナ構造。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一つに記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１６０４０９（Ｐ２００８−１６０４０９Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４６１４４（Ｐ２００６−３４６１４４）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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